Kallikrein 14 会在人类皮肤中激活趋化因子蛋白 chemerin

《Journal of Biological Chemistry》：Kallikrein 14 activates the chemoattractant protein chemerin in human skin

　　Chemerin的皮肤激活酶KLK14及其产物研究显示，KLK14在生理浓度下快速稳定切割prochemerin生成Chem156F和Chem158K活性片段，并通过基因编辑沉默KLK14显著降低角质形成细胞分泌的趋化活性，证实KLK14是皮肤中Chemerin激活的关键酶，且其作用受蛋白二硫键结构调控。

　　
该研究系统性地探索了皮肤中kallikrein 14（KLK14）在chemerin激活中的关键作用，揭示了其作为皮肤稳态调节因子的分子机制。研究首先通过体外实验验证了KLK14对prochemerin的特异性切割能力。在较高酶浓度（1875nM）下，KLK5、7、8、13和14均能激活chemerin，但生理浓度（25nM）下仅KLK14和部分KLK5表现出显著激活效果，其中KLK14在8.3pM的极低浓度下即可触发可检测的趋化活性，这表明其具有独特的酶动力学特性。

实验通过SDS-PAGE和HPLC-MS证实了两种主要活性片段的生成：化学157S（Chem157S）和158K（Chem158K），其分子量分别为14.8kDa和15.2kDa。关键发现包括：1）切割位点不仅发生在预测的R125-E126区域，还涉及K158-A159和F156-S157；2）活性片段通过Cys101-Cys135的共价键与主链结合，这种结构特性使活性片段在还原条件下（如DTT处理）失去功能，说明二硫键对维持构象至关重要。

体内验证部分采用CRISPR-Cas9技术敲除角质形成细胞中的KLK14，结果显示实验组chemerin介导的趋化作用较对照组降低38%（p<0.05），证实KLK14在激活chemerin信号通路中的直接作用。值得注意的是，不同供体来源的角质形成细胞KLK14表达水平差异显著（15%-94%），这为个体间皮肤免疫应答差异提供了分子基础。

研究进一步揭示了chemerin激活的动态平衡机制：虽然KLK14能快速切割生成活性片段，但通过维持C-terminal肽链与主链的共价结合，既防止了过度切割导致的蛋白降解，又通过氧化还原状态调控活性片段的释放。这种双重调控机制可能解释了皮肤在炎症和稳态之间的快速切换能力，类似于已知的抗菌蛋白psoriasin的调控模式。

在结构解析方面，AlphaFold模型显示chemerin的C-terminal区域具有高度可塑性，这与实验中观察到的还原条件导致活性丧失相吻合。特别值得注意的是，尽管R125-E126切割位点在体外实验中被突变（LRAA突变体），但活性片段的生成仍能通过其他切割位点实现，这提示chemerin激活可能存在多重冗余机制。

该研究首次明确KLK14作为皮肤特有蛋白酶，其通过精确的切割模式（trypsin-like和chymotrypsin-like结合位点）将prochemerin转化为具有免疫调节功能的活性形式。这种时空特异性激活机制（表皮最外层细胞浓度达240ng/g蛋白）可能成为皮肤屏障维持和病原体防御的关键环节。研究还发现KLK14与CMKLR1+免疫细胞的共定位模式，为开发靶向KLK14/chemerin轴的皮肤疾病疗法提供了新思路。

在实验方法学上，研究创新性地采用基因编辑技术（CRISPR-Cas9）结合三维培养模型，准确模拟了皮肤微环境的免疫调控机制。通过同位素标记和动态液相色谱分析（HPLC-MS），成功追踪了从prochemerin到活性片段的全过程，这种多维度分析方法为解析丝氨酸蛋白酶激活机制提供了重要范式。

该成果对皮肤生物学研究具有三重突破意义：1）首次揭示KLK14作为chemerin激活酶的分子特征；2）建立皮肤屏障-免疫应答的动态调控模型；3）为自身免疫性疾病（如银屑病）和感染性皮肤病（如痤疮）的靶向治疗开发提供新靶点。研究还发现KLK14在汗腺和毛囊中的高表达，提示其可能在皮肤附属结构再生中起重要作用，这为后续研究提供了方向。

未来研究可进一步探索：1）KLK14切割chemerin的时空分布模式及其组织特异性；2）活性片段的亚细胞定位及其与CMKLR1受体的相互作用机制；3）氧化应激状态下二硫键断裂对chemerin信号通路的调控网络。这些方向将有助于解析皮肤免疫微环境的复杂调控机制，为开发新型皮肤疾病治疗策略奠定理论基础。